第4章 汽车被动安全性

长安大学 袁显举
本文利用Hyperworks有限元软件的高精度计算能力来分 析车身的刚性碰撞，同时对碰撞过程中乘员的姿态变化以及 所受冲击进行简单模拟。最终通过分析结果对车身的设计参 数提出修改意见。
赛车车身空气动 力学计算机仿真
l 维特C6R GT2 赛车的CAD三 视图和透视图
这幅CFD（计算流体力学）仿真图展示了 C6R GT2赛车行驶时，气流流过赛车表 面的概况。
1. 车身碰撞有限元分析过程
• P89,图4-9,图4-10
2.车身碰撞过程的计算机仿真 1)多刚体动力学方法
采用 MVMA2D,MADYM02D等软件 2)动态大变形非线性有限元法 3)多刚体动力学和动态大变形非线性有限元
混合法
4.2.3 车身碰撞过程的数据分析
基于Hyperworks的车身碰撞有限元分析 A car’s colliding with wall based on Hyperworks finite element software
展示了C6R GT2赛车行驶时车身表面各 部分受到的下压力情况：红色表示大数值 的下压力；蓝色表示小数值的下压力。
赛车刹车时散热气流的流线：前轮刹车盘的散 热气流从前轮流出，沿着车身侧面流向车身后 方；发动机散热气流流过车顶，并经过尾翼下 方流向车身后方。
赛车行驶时气流旋涡：气流流过车轮处紊乱并 形成旋涡(蓝色)；气流流过车顶时保持良好秩
• 作用：吸能，避免重要部件损坏 • 分类：阻尼型，弹性型等
l 2.后保险杠 l 3.侧围保险杠 l 4. 吸能车架（图4-7） l 5.翻车安全对策
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本田雅本阁田被雅动安阁全车身被动安全技术
本田雅阁车身被动安全技术
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7. 翻车安全对策
4.2.3 车身碰撞过程的数据分析
• 被动安全系统
• 安全车身结构 外部安全
• 乘员保护系统 内部安全
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4.2 安全车身结构
l 功能
• 尽可能缓冲和吸收车辆及乘员运动能量 • 确何乘员有效生存空间，且易于逃脱和车外
救护
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4.2.1 车身变形特性—碰撞形式
l 前碰撞 l 侧面碰撞 l 追尾碰撞 l 翻滚
• 调节件：调节织带长度
• 预张器 ：发生撞车事故时，预先张紧并锁
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4.3.2 安全带的组成
卷收器分为自锁式卷收器和紧急锁止式卷收器。 l 自锁式卷收器可自由地将织带拉出，一旦将织带拉到
所需长度之后即自动锁紧。如果在拉出过程即使尚未 达到所需长度而中途停顿，也会被自动锁紧，只能使 其缩回重拉。 l 紧急锁止卷收器在汽车正常行状态下，织带随乘员需 要自由伸缩，但当汽车速度急骤变化时，其锁止机构 锁止并保持束紧力。传感方式有三种：感受织带拉出 加速度的、感受汽车加速度的和复合式。
4.3.1 安全带分类
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4.3.2 安全带组成
卷收器 织带
插板
锁扣
调节件
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4.3.2 安全带的组成
l 组成
• 织带：高强度，能量吸收性，耐磨，延伸性
• GB规定抗拉强度达到 22260 N以上
• 带扣（插板）、带扣锁（锁扣）：快速约束 、解脱
• 卷收器：无锁止卷收器、自锁式卷收器、紧 急锁止式卷收器
序，经过尾翼下方时迅速紊乱并形成巨大的旋 涡(阻力的最大源泉) 。
4.3 汽车座椅安全带
4.3.1 安全带分类 4.3.2 安全带组成 4.3.3 安全带改进
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4.3.1 安全带分类
l 安全带的发明者 Nils Bohlin
l 沃尔沃公司 l 1959年பைடு நூலகம்l 三点式安全带
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4.2.1车身变形特性—正面碰撞
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4.2.1车身变形特性—正面碰撞
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4.2.1车身变形特性—正面碰撞
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测试车辆以55～56km/h的速度撞向刚性 壁障，车前部发生了吸能溃缩形变.
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4.2.1 车身变形特性—侧面碰撞
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4.3.3 安全带优化
l 预拉紧式安全带是指在发生撞击的一瞬 间10ms，卷收器会自动将安全带往回 拉一段距离约40mm，以消除安全带与 身体之间的间隙，减小乘员的位移。
l 汽车防撞钢梁（视频） 一辆车应该有
前后两根防撞U型 钢梁（3mm厚)。 前面一根，在正面 碰撞时候起作用， 后面一根，在被追
尾时候起作用。
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4.2.2 车身结构安全设计
l 理想的安全汽车结构变形 l P85,图4-4
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4.2.2 车身结构安全设计
l 1. 前保险杠（图4-6）
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4.3.1 安全带分类
l 1.安全带的作用与原理
• 将乘员约束在座椅上，减小二次碰撞危险
l 2.安全带分类
主动型—人工锁扣、解扣
被动型---车门关闭、开启后自动锁扣、解扣
两点式---腰带、肩带
三点式---连续、分离，兼有腰带、肩带功能
全背式---马甲式
见图4-14
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4.3.1 安全带分类
第4章 汽车被动安全性
• 4.1 概述 • 4.2 车身结构 • 4.3 安全带 • 4.4 安全气囊 • 4.5 座椅 • 4.6 转向系
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4.1 概述
• 被动安全性
• 指事故发生时保护乘员和步行者，使直接损失 降至最低的能力。
• 分为车外被动安全性和车内被动安全性
• 一次碰撞 （汽车与障碍碰撞）和二次碰撞 （ 驾驶员与车内物体碰撞）
5. 紧急锁止卷收器
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4.3.3 提高安全带性能的方法
1. 织带预拉紧器（预张器 ）
2. 限荷器:移动卷收器放松织带，减小拉 力
3. 图4-19, 销轴挤压支架梯形长槽,槽变形
使卷收器沿支架的长槽向上滑动,限制最大拉 力。
3. 高度调节器
4. 自动紧急锁止
520.20/9安/13 全带自动佩带装置
l 侧面碰撞时载荷传递路径
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4.2.1 车身变形特性— 侧面碰撞
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4.2.1车身变形特性—侧面碰撞
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4.2.1 车身变形特性—侧面碰撞
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4.2.1 车身变形特性—侧面碰撞
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4.2.1 车身变形特性—追尾